淺析美標給中水支耳式蝶閥材料安裝技術(shù)控制要點

李曉閣

（中鐵建設(shè)集團有限公司，北京 100040）

1 研究背景及意義

市政給中水管道系統(tǒng)的閥門設(shè)備及相關(guān)配件是影響給中水系統(tǒng)工程質(zhì)量的重要因素。給中水閥門設(shè)備及配件的施工及質(zhì)量，在后期管道強度試驗、沖洗試驗中扮演著重要角色，因此相關(guān)設(shè)備的選型、材料及安裝方式在市政管道系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。國內(nèi)的市政給中水管道一般采用國家標準，合資項目涉外標準較少。本文就給中水管道系統(tǒng)閥門及配件的美國標準進行介紹，從閥門及配件材料的替換、安裝技術(shù)等多方面對給中水系統(tǒng)設(shè)備進行分析，并對施工技術(shù)要點進行闡述，提出了閥門設(shè)備在美國標準下的材料替換及安裝技術(shù)要點，以期提高市政給中水管道綜合施工技術(shù)水平。

2 工程實例

北京環(huán)球影城二級市政項目給中水管道的布置呈環(huán)狀，主管徑DN300。給中水二級市政管道沿二環(huán)路形成主環(huán)網(wǎng)，管徑為DN50～DN300，給水管道總長度約為3 907 m，中水管道總長度約為3 559 m。

在二級給水主管道上設(shè)置檢修閥，共76 個；在管道高點設(shè)置雙孔排氣閥，共14 個；低點設(shè)置泄水閥，共6 個；在與外部市政給水管道連接進口處設(shè)置水表和倒流防止器，共2 套。

在二級中水主管道上設(shè)置檢修閥，共60 個；在管道高點設(shè)置雙孔排氣閥，共14 個；低點設(shè)置泄水閥，共6 個；在與外部市政中水管道連接進口處設(shè)置水表，共3 套[1]。

給水閥門采用支耳式蝶閥，設(shè)計標準為MSS SP67，ASME B16.34，NSF/ANSI 372 無毒，NSF/ANSI 61 水質(zhì)[2]。

中水閥門采用支耳式蝶閥，設(shè)計標準MSS SP67，ASME B16.34。

給中水閥門數(shù)量統(tǒng)計見表1。

表1 給中水閥門數(shù)量統(tǒng)計 （個）

基于給中水閥門及配件的標準，對材料、配件及閥門安裝技術(shù)進行分析研究，有助于美國ASME標準下的閥門材料的替換，閥門材料及配件的替換既可以節(jié)省項目成本，又可以提高廠家的供貨速度，保證項目高質(zhì)高效施工。

3 施工方法及技術(shù)措施

3.1 給中水閥門及配件標準介紹

3.1.1 給中水閥門設(shè)計

本項目閥門設(shè)計及閥門材質(zhì)設(shè)計均采用美國ASME 標準，閥門具體數(shù)據(jù)見第143 頁表2、表3。

表2 給中水閥門設(shè)計

表3 給中水閥門材質(zhì)設(shè)計

3.1.2 給中水閥門配件設(shè)計

閥門配件的質(zhì)量在后期管道強度試驗、沖洗試驗中扮演著重要角色，因此相關(guān)配件設(shè)計在市政管道系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。閥門配件具體數(shù)據(jù)見第143 頁表4。

表4 給中水閥門配件設(shè)計

3.2 閥門材料替換分析

在美標的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)及材質(zhì)進行優(yōu)化。供貨周期縮短，成本造價降低，使設(shè)備進場時間及材料供應(yīng)更具有可控性。以下介紹了優(yōu)化前后的使用情況并進行了對比分析。

1）閥板：鋁銅閥瓣ASTM B-148 更換為316不銹鋼ASTM A351 CF8M。316 不銹鋼ASTM A351 CF8M 根據(jù)此材料標準同樣適用于飲用水設(shè)備，在質(zhì)量方面同樣可以達到標準，同時廠家供貨周期縮短，造價降低，設(shè)備進場時間更具有可控性。

2）閥桿材質(zhì)：416 不銹鋼更換為AISI 420 不銹鋼[3]。AISI 420 不銹鋼相比于416 不銹鋼具有更好的韌性和剛度，滿足閥門不斷開啟關(guān)閉的要求，更適合做閥桿，同時此種材料為廠家標配，與定制設(shè)計要求的閥桿相比，造價降低，閥門設(shè)備供貨更加及時。

3）驅(qū)動：DN150 采用手柄傳動（DN200 及DN200 以上采用渦輪傳動）更換為DN150 及DN150 以上采用渦輪傳動[3]。雖然設(shè)備造價增加，但是DN150 的蝶閥采用手柄開啟關(guān)閉操作比較費力，更換為渦輪驅(qū)動后閥門的啟閉更輕巧省力。

4）閥桿結(jié)構(gòu)：一體式閥桿更換為半軸式閥桿（無銷）。半軸式閥桿（無銷）與一體式閥桿（有銷）對比，半軸式閥桿（無銷）由于為無銷結(jié)構(gòu)，靜電腐蝕性降低，防腐蝕能力更強。同時閥板在后期使用過程中容易拆換，也不會出現(xiàn)閥板因管道水流過強而被沖走的現(xiàn)象。

5）球閥閥體：不銹鋼ASTM A351 CF3M 更換為ASTM A351 CF8M。閥球設(shè)計材料為ASTM A351 CF8M，使用與閥體相同的材質(zhì)能減少設(shè)備的靜電腐蝕，延長設(shè)備的使用年限，可滿足50 年的設(shè)計要求，且材質(zhì)相同，閥體與閥球的匹配性更好。

6）自動排氣閥：閥體、閥蓋、浮球的材質(zhì)由不銹鋼304 L 更換為不銹鋼304，其原因是用做排氣閥材料時，304L 和304 的耐腐性相同，在保證設(shè)計指標及施工進度要求的前提下，使用304 材質(zhì)的排氣閥，造價降低，廠家供貨周期縮短，現(xiàn)場施工對材料供應(yīng)的可控性更強。

7）自動排氣閥密封：增加丁腈橡膠（Nitrile Butadiene Rubber，NBR），可以讓排氣閥具有更好的密封性，氣密性的強度增加，可以保證設(shè)備的有效運行。

以上材料更換不影響水質(zhì)及設(shè)計要求的無鉛標準，設(shè)備滿足設(shè)計標準，且能更好地運行。

3.3 閥門配件材料替換分析

支撐法蘭盤：由鋼環(huán)增強玻璃纖維30%塑料模注更換為噴塑鋼制法蘭。噴塑鋼制法蘭強度及相關(guān)指標均能滿足設(shè)計要求，造價降低，而且廠家供貨周期縮短，供貨能力提升，由鋼環(huán)增強玻璃纖維30%塑料模注的法蘭造價高，而且廠家極少，不易尋到貨源，后期更換尋找材料也比較困難。

閥門配件材料替換原因分析如下。

1）支撐法蘭盤設(shè)計提出抗靜電要求，而噴塑法蘭采用靜電噴涂工藝，它的抗靜電能力同樣符合設(shè)計要求。

2）噴塑法蘭盤和原設(shè)計增強纖維法蘭盤均以美國標準加工，噴塑和增強纖維只是一種防腐形式，不影響法蘭標準的變化。

3）防腐性：噴塑法蘭的表面防腐層環(huán)氧粉末是一種具有熱固性，熱固化后形成的高分子量交聯(lián)結(jié)構(gòu)涂層，具有優(yōu)良的化學(xué)防腐性能和較高的機械性能，該涂料為100%固體，無溶劑，無污染，是適用于管道以及配件的優(yōu)質(zhì)防腐涂料。采用靜電噴涂工藝，特性固化速度快，固化時間短，具有優(yōu)異的防腐性能，耐酸、耐堿、耐鹽油水等，能夠達到較大范圍長效持久的防腐效果，見圖1。

圖1 鹽霧試驗檢測

4）法蘭強度：噴塑法蘭和原設(shè)計的增強纖維法蘭，區(qū)別在于防腐形式不同，法蘭的機械性能和強度取決于法蘭材質(zhì)，這兩種法蘭均為同種材質(zhì)、同種標準，不會低于原設(shè)計標準，滿足管道系統(tǒng)的壓力要求。

3.4 閥門安裝技術(shù)控制要點

3.4.1 工藝流程

閥門吊裝就位→調(diào)整高度→法蘭孔配對→安裝螺栓→閥門安裝調(diào)整。

給水閥門為藍色閥體，中水閥門為黃色閥體；安裝前，應(yīng)對閥門進行清洗，清除污垢和鐵銹，并核對閥門標志與使用情況（水流方向）是否相符。

閥門手動執(zhí)行裝置應(yīng)進行必要的調(diào)整，使之啟閉操作靈活，動作到位，無卡位，指示準確，過力矩保護機構(gòu)靈敏可靠。安裝時，閥門應(yīng)處于開啟狀態(tài)。閥門放置在管墩上時閥門與支墩之間應(yīng)放置250×250×20 cm3厚氯丁橡膠板，防止閥門與支墩硬性接觸，對閥門形成有效的緩沖保護。

3.4.2 法蘭適配器選型

因支耳式蝶閥為閥板開啟或關(guān)閉，運行一定時間后，由于壓力等原因，管道可能產(chǎn)生微型錯位等情況，因此在選用法蘭適配器時應(yīng)選擇帶安裝倒角的法蘭適配器（見圖2），防止出現(xiàn)閥板被卡而打不開閥門的情況。

圖2 法蘭適配器

3.4.3 螺栓安裝

閥門在安裝時，應(yīng)至少使一端管道連接的法蘭可以自由伸縮，不允許先將兩端法蘭固定，再將閥門靠強行收緊螺栓來消除閥門和管道的間隙。法蘭連接螺栓連接牢固，螺紋露出長度為2～4 牙。螺栓對稱安裝，對稱緊固。